题目内容
已知直角坐标系中菱形ABCD的位置如图,C、D两点的坐标分别为(4,0)、(0,3),现有两动点P、Q分别从A、C同时出发,点P沿线段AD向终点D运动,速度为每秒1个单位长度,点Q沿折线CBA向终点A运动,速度为每秒2个单位长度,设运动时间为t秒.

(1)求AD、BC之间的距离和sin∠DAB的值;
(2)设四边形CDPQ的面积为S.
①求S关于t的函数关系式及自变量t的取值范围;
②若存在某一时刻,点P、Q同时在反比例函数y=
的图象上,求此时S的值.
(1)求AD、BC之间的距离和sin∠DAB的值;
(2)设四边形CDPQ的面积为S.
①求S关于t的函数关系式及自变量t的取值范围;
②若存在某一时刻,点P、Q同时在反比例函数y=
| k |
| x |
考点:反比例函数综合题
专题:
分析:(1)首先过点B作BH⊥AD于点H,由直角坐标系中菱形ABCD的位置如图,C、D两点的坐标分别为(4,0)、(0,3),可求得菱形的边长与面积,继而求得高;则可求得sin∠DAB的值;
(2)①分别从当0≤t≤5时与当5<t≤10时,去分析求解即可求得答案;
②首先根据题意求得t的值,然后代入①中的面积公式,即可求得答案.
(2)①分别从当0≤t≤5时与当5<t≤10时,去分析求解即可求得答案;
②首先根据题意求得t的值,然后代入①中的面积公式,即可求得答案.
解答:
解:(1)过点B作BH⊥AD于点H,
∵C、D两点的坐标分别为(4,0)、(0,3),
∴OC=4,OD=3,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC=8,BD=6,AC⊥BD,
∴AB=AD=CD=
=5,
则S菱形ABCD=AD•BH=
AC•BD,
∴5BH=
×6×8=24,
解得:BH=4.8;
∴sin∠DAB=
=
;
(2)①如图,当0≤t≤5时,
根据题意得:AP=t,CQ=2t,
则PD=5-t,
∴S梯形CDPQ=
(PD+CQ)•BH=
×(5-t+2t)×4.8=2.4t+12;
当5<t≤10时,过点Q作QN⊥AD,并反向延长交BC于点M,
∵AD∥BC,
∴QM⊥BC,
根据题意得:AP=t,BQ=2t-5,
则AQ=AB-BQ=10-2t,
∴QN=AQ•sin∠DAB=
(10-2t),QM=BQ•sin∠QBM=
(2t-5),
∴S四边形CDPQ=S菱形ABCD-S△APQ-S△BCQ=24-
AP•QN-
BC•QM=24-
×
×t×(10-2t)-
×5×
(2t-5)=
t2-
t+36;
②若点P、Q同时在反比例函数y=
的图象上,则需P与Q分别位于二,四象限,
∵点P的坐标为:(
t-4,
t),点Q(4-
t,-
t);
∴
t×(
t-4)=-
t×(4-
t),
解得:t=
或t=0(舍去),
∴S=2.4t+12=2.4×
+12=16.
∵C、D两点的坐标分别为(4,0)、(0,3),
∴OC=4,OD=3,
∵四边形ABCD是菱形,
∴AC=8,BD=6,AC⊥BD,
∴AB=AD=CD=
| OC2+OD2 |
则S菱形ABCD=AD•BH=
| 1 |
| 2 |
∴5BH=
| 1 |
| 2 |
解得:BH=4.8;
∴sin∠DAB=
| BH |
| AB |
| 24 |
| 25 |
(2)①如图,当0≤t≤5时,
根据题意得:AP=t,CQ=2t,
则PD=5-t,
∴S梯形CDPQ=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
当5<t≤10时,过点Q作QN⊥AD,并反向延长交BC于点M,
∵AD∥BC,
∴QM⊥BC,
根据题意得:AP=t,BQ=2t-5,
则AQ=AB-BQ=10-2t,
∴QN=AQ•sin∠DAB=
| 24 |
| 25 |
| 24 |
| 25 |
∴S四边形CDPQ=S菱形ABCD-S△APQ-S△BCQ=24-
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 24 |
| 25 |
| 1 |
| 2 |
| 24 |
| 25 |
| 24 |
| 25 |
| 48 |
| 5 |
②若点P、Q同时在反比例函数y=
| k |
| x |
∵点P的坐标为:(
| 4 |
| 5 |
| 3 |
| 5 |
| 8 |
| 5 |
| 6 |
| 5 |
∴
| 3 |
| 5 |
| 4 |
| 5 |
| 6 |
| 5 |
| 8 |
| 5 |
解得:t=
| 5 |
| 3 |
∴S=2.4t+12=2.4×
| 5 |
| 3 |
点评:此题考查了反比例函数的性质、菱形的性质、勾股定理、三角函数等知识.此题难度较大,注意掌握辅助线的作法,注意掌握数形结合思想、分类讨论思想与方程思想的应用.
练习册系列答案
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